(57)【要約】【課題】  データ読み出しや処理を高速に行うことのできる変位センサ装置を提供すること。【解決手段】  変位センサ装置は、計測対象物体に対して所定角度で光を照射するための発光素子と、光が照射された計測対象物体を別の角度から撮影するための撮像素子と、撮像素子の視野内に通常計測領域を設定することが可能な通常計測領域設定手段と、設定された通常計測領域から、計測対象物体の受光信号分布領域を検出する受光信号検出手段と、検出された受光信号分布領域を含み、且つ通常計測領域よりも狭小な、少なくとも１つの追従型計測領域を設定する追従型計測領域設定手段と、追従型計測領域を計測することにより目的とする変位の計測を行う変位計測手段と、変位計測手段にて計測された変位を出力する出力手段とを具備する。【選択図】  図１０
2005300525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物体に対して所定角度で光を照射するための投光素子と、
光が照射された計測対象物体を別の角度から撮影するための撮像素子と、
撮像素子の視野内に通常計測領域を設定することが可能な通常計測領域設定手段と、
設定された通常計測領域内を走査することにより、撮像素子の視野内の照射光像の位置を検出する照射光像位置検出手段と、
検出された照射光像の位置を含み、且つ変位測定方向に関して通常計測領域よりも狭小な、少なくとも１つの追従型計測領域を設定する追従型計測領域設定手段と、
追従型計測領域を計測することにより目的とする変位の計測を行う変位計測手段と、
計測された変位を出力する出力手段とを具備することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
照射光像位置検出手段は、撮像素子の変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、撮像素子の視野内の受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
投光素子はスリット光を照射し、
撮像素子は２次元撮像素子であり、
照射光像位置検出手段は、２次元撮像素子の視野内における変位測定方向の少なくとも１ラインについて受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項４】
計測領域における変位測定方向の全データにわたる全ライン計測を行うか、又は、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、濃度値分布が測定されることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向について受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項６】
投光素子はスリット光を照射し、
撮像素子は２次元撮像素子であり、
照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、２次元撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向の少なくとも１ラインについて受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項７】
計測対象物体が透明体であり、追従型計測領域が透明体の表面および裏面に対応して２つ設けられ、２つの追従型計測領域について切り換えて計測することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項８】
２つの追従型計測領域に配置した照射光像を結ぶ変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたって間引き計測を行うことにより、透明体の厚みを計測することを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
【請求項９】
撮像素子をＣＭＯＳ撮像素子により構成し、照射光像位置検出手段は、ＣＭＯＳ撮像素子から直接に設定された通常計測領域および追従型計測領域の画素データを読み出すことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
変位センサ、測長センサ、角度センサとして構成したことを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、計測処理時間を低減することのできるセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な計測対象物体の変位、長さ、角度などを計測するためのセンサ装置が知られている。例えば、従来の変位センサ装置は、レーザダイオードなどの投光素子を駆動することにより計測対象物体に対してスリット光を照射する投光部と、投光部から発せられたのち計測対象物体を反射して到来するスリット光を受光する受光部と、計測対象物体までの距離を算出する演算手段と、演算手段にて算出された計測対象物体までの距離を出力する出力手段とを具備してなる（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０１／５７４７１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１５に示されるように、計測対象物体［１］，［２］，［３］がライン上を搬送され（図中右から左に移動）、変位センサ装置のセンサヘッド部１５０１が計測対象物体の搬送方向に垂直な方向（図では上下方向）からスリット光を計測対象物体に照射し、計測対象物体からの反射光を受光する場合を想定する。図１５に示される計測対象物体「１」がライン上での標準配置とすると、計測対象物体「２」はセンサヘッド部１５０１に近い側に配置され、計測対象物体「３」はセンサヘッド部１５０１から遠い側に配置されている。このように、計測対象物体のライン上の配置に、ばらつきが生じることがある。
【０００４】
センサヘッド部１５０１に内蔵された２次元撮像素子の長方形視野Ｚ（受光面）には、図１６に示されるように、計測対象物体に対応した照射光像［１］，［２］，［３］が配置される。図中左側がセンサヘッド部１５０１に近い方向、逆に右側がセンサヘッド部１５０１に遠い方向とされている。また、長方形視野Ｚの長手方向に沿って水平ライン（変位測定方向）を設定する一方、これと直交する方向に垂直ライン（照射光像の延在方向）を割り当ててある。この場合、照射光像［１］，［２］，［３］を計測できるように破線で囲まれた長方形の計測領域が通常計測領域として設定されている。
【０００５】
図１５に示されるばらつき範囲Ａが広いと計測領域が広がり、あるいは、ばらつき範囲Ａに対応して図１６に示す計測領域を予め広げておくことが必要になる。このように計測領域が広いほどデータ読み出しに時間を要してしまうという不都合がある。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点に着目して成されたものであり、その目的とするところは、データ読み出しおよび演算処理を高速にすることのできるセンサ装置を提供することにある。
【０００７】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のセンサ装置は、計測対象物体に対して所定角度で光を照射するための投光素子と、光が照射された計測対象物体を別の角度から撮影するための撮像素子と、撮像素子の視野内に通常計測領域を設定することが可能な通常計測領域設定手段と、設定された通常計測領域内を走査することにより、撮像素子の視野内の照射光像の位置を検出する照射光像位置検出手段と、検出された照射光像の位置を含み、且つ変位測定方向に関して通常計測領域よりも狭小な、少なくとも１つの追従型計測領域を設定する追従型計測領域設定手段と、追従型計測領域を計測することにより目的とする変位の計測を行う変位計測手段と、計測された変位を出力する出力手段とを具備する。
【０００９】
ここで言う『変位測定方向』とは、計測対象物体の変位によって検出された照射光像の位置が変化する方向のことをいう。
【００１０】
このような構成によれば、通常計測領域は、計測対象物体に対応した照射光像を検出するために利用され、ここでは目的とする変位の計測は行われない。一方、照射光像の位置を含み、且つ通常計測領域よりも変位測定方向に関して狭小な追従型計測領域が目的とする変位を計測するために利用される。従って、データの読み出しが行われる計測領域が従来よりも狭く設定できるので、データの読み出しや演算を高速に行うことができる。
【００１１】
本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、撮像素子の変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、撮像素子の視野内の受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出するようにしてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、照射光像の位置を検出するための対象となる測定点数を減らすことができるので、さらに高速処理が可能である。
【００１３】
本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、投光素子はスリット光を照射し、撮像素子は２次元撮像素子であり、２次元撮像素子の視野内における変位測定方向の少なくとも１ラインについて受光信号の濃度値分布を変位測定方向に測定し、測定した濃度値分布に基づいて、照射光像の位置を検出するようにしてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、変位測定方向の１ライン又はそれ以上のラインについて受光信号の濃度値分布を計測するので、濃度値分布に基づいて通常計測領域から受光信号分布領域が検出される。これにより、照射光像の位置を的確に検出することができる。
【００１５】
本発明の実施形態においては、計測領域における変位測定方向の全データにわたる全ライン計測を行うか、又は、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測を行うことにより、濃度値分布が測定されるようにしてもよい。このような構成によれば、全ライン計測によれば照射光像の位置を精度よく求めることができるのでエラー検出を未然に防止することができる。また、間引き計測される場合には、データの読み出しや処理を高速に行うことできる。
【００１６】
本発明の実施形態においては、照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向について受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測することができる。
【００１７】
また、本発明の実施形態においては、投光素子はスリット光を照射し、撮像素子は２次元撮像素子であり、照射光像位置検出手段は、通常計測領域に照射光像が検出されないときに、２次元撮像素子の視野内の通常計測領域以外の領域で、変位測定方向の少なくとも１ラインについて受光信号の濃度値分布を全ライン計測するか、又は、間引き計測するように構成してもよい。
【００１８】
このような構成によれば、照射光像の位置を一度で検出できなくても通常計測領域以外を計測するので、照射光像の位置を検出できないことによるエラー検出を未然に防止することができる。
【００１９】
本発明の実施形態においては、計測対象物体が透明体であり、追従型計測領域が透明体の表面および裏面に対応して２つ設けられ、２つの追従型計測領域について切り換えて計測するようにしてもよい。このような構成によれば、透明体の表裏面を高精度で計測することができる。
【００２０】
本発明の実施形態においては、２つの追従型計測領域に配置した照射光像を結ぶ変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたって間引き計測を行うことにより、透明体の厚みを計測するようにしてもよい。このような構成によれば、透明体の厚みを高速に測定することができる。
【００２１】
本発明の実施形態においては、撮像素子をフォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像素子、のいずれかにより構成するようにしてもよい。尚、ここで言う『撮像素子』には１次元撮像素子、並びに２次元撮像素子が含まれる。
【００２２】
本発明の実施形態においては、撮像素子をＣＭＯＳ撮像素子により構成し、照射光像位置検出手段は、ＣＭＯＳ撮像素子から直接に設定された通常計測領域および追従型計測領域の画素データを読み出すようにしてもよく、このときには、ＣＭＯＳ撮像素子からの読み出し対象となる画素数自体を減らすことができるので、より高速な処理が可能である。
【００２３】
本発明の実施形態においては、変位センサ、測長センサ、角度センサとして構成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、照射光像の計測領域を通常計測領域から追従型計測領域へと絞り込むことにより、データの読み出しが行われる計測領域を従来よりも狭く設定できるので、データの読み出しや処理を高速に行うことができる。従って、例えば、ライン上を蛇行しながら搬送される計測対象物にも追従した計測を実行できるという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、この発明のセンサ装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨とするところは、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。
【００２６】
本実施形態の変位センサは、制御盤などへのコンパクトな収容を可能とするために、また狭小な計測環境への据え付けを容易とするために、信号処理部とセンサヘッド部とを分離させてなる所謂アンプ分離型の変位センサである。
【００２７】
本実施形態の変位センサの信号処理部の外観斜視図が図１に示されている。信号処理部１の外殻ケース１０は、やや細長い直方体形状の形態を有している。外殻ケース１０の前面からは、外部接続コード１１が引き出されている。この外部接続コード１１には、外部入力線、外部出力線、電源線等が含まれている。外部入力線は例えば上位装置としてのＰＬＣ等から信号処理部１に対して各種の指令を外部から与えるためのものであり、外部出力線は信号処理部１の内部で生成されたスイッチング出力やアナログ出力などをＰＬＣ等へ出力するためのものであり、電源線は信号処理部の内部回路に対する電源を供給するためのものである。また、外殻ケース１０の前面には、ＵＳＢコネクタ１２と、ＲＳ-２３２Ｃコネクタ１３とが設けられている。
【００２８】
外殻ケース１０の上面には開閉可能な操作部蓋１４が設けられている。図示は省略するが、この操作部蓋１４の下には、信号処理部１における各種の指令操作などを行うための操作部が設けられている。また、外殻ケース１０の上面には、動作表示などを行うための表示部１５が配置されている。
【００２９】
外殻ケース１０の左右側面には、信号処理部間コネクタ蓋１６が設けられている。この信号処理部間コネクタ蓋１６の内部には、他の信号処理部１を接続するための信号処理部間コネクタ（中継コネクタ３）が設けられている。
【００３０】
複数の信号処理部１の連装状態を示す外観斜視図が図２に示されている。同図に示されるように、複数の信号処理部１は、この例ではＤＩＮレール４を介して隣接結合状態で１列に連装される。信号処理部１の外殻ケース１０の後面には、センサヘッド部接続用コネクタ１７が設けられている。信号処理部１はこのセンサヘッド部接続用コネクタ１７を介して後述するセンサヘッド部２に接続されている。
【００３１】
センサヘッド部の外観斜視図が図３に示されている。センサヘッド部２は、センサヘッド部接続用コネクタ１７に対応する信号処理部接続用コネクタ２７と、ケーブル２１と、センサヘッド本体部２０とを具備してなる。そして、本体部２０に内蔵された投光素子（レーザダイオード）から出射されるパルス状レーザ光（パルス光）が、図示しない投光レンズを通して、計測対象物体５の表面にスリット光Ｌ１として照射される。これにより、計測対象物体５の表面にはスリット光の照射光像ＬＭが形成される。計測対象物体５で反射したスリット光の反射光Ｌ２はセンサヘッド部２内の図示しない受光レンズを通して２次元撮像素子（フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像素子等）へと入射される。すなわち、計測対象物体５の表面を、２次元撮像素子により異なる角度から撮影することにより、スリット光の照射光像ＬＭを含む映像信号を取得する。そして、この映像信号に基づいて、所定の特徴量が抽出されて、目的とする変位量（この例ではセンサヘッド部２と計測対象物体５との距離）が求められる。
【００３２】
尚、本実施例においては、投光素子はスリット光を照射し、計測対象物体の表面に形成される照射光像の取得に２次元撮像素子を用いているが、これに限らず、投光素子からは単に集光する光を照射し、１次元の撮像素子により計測対象物体上に形成される照射光像を取得して変位計測を行うことも可能である。
【００３３】
変位センサの信号処理部１の電気的ハードウェア構成の全体を示すブロック図が図４に示されている。同図に示されるように、信号処理部１は、制御部１０１と、記憶部１０２と、表示部１０３と、センサヘッド部との通信部１０４と、外部機器との通信部１０５と、キー入力部１０６と、外部入力部１０７と、出力部１０８と、電源部１０９とを備えている。
【００３４】
制御部１０１は、通常計測領域設定手段、照射光像位置検出手段、追従型計測領域設定手段、および変位計測手段を構成するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）とにより構成され、信号処理部１全体の統括制御を担う。この制御部１０１は、後述する各種機能を実現すると共に、受光信号を所定のしきい値を基準として二値化した後、これを出力データとして、出力部１０８から外部へと送出する。
【００３５】
記憶部１０２は、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０２ａと、表示部１０３に表示される画像データを記憶する画像メモリ１０２ｂとを備えている。
【００３６】
表示部１０３は、しきい値や計測対象物体までの距離等に係る各種数値等が表示される液晶表示部１０３ａと、目的とする出力であるオン／オフ状態等を示す表示灯ＬＥＤ１０３ｂとを備えている。
【００３７】
通信部１０４は、センサヘッド部２との通信を担うものである。
【００３８】
外部通信部１０５は、外部のパソコン（ＰＣ）１１０に接続するためのＵＳＢ通信部１０５ａと、コマンドやプログラムデータの送受信などに使用されるシリアル通信部１０５ｂと、所定のプロトコル並びに送受信フォーマットに従って、左右の隣接する他の信号処理部との間でデータ通信を行う信号処理部間通信部１０５ｃとを備えている。
【００３９】
キー入力部１０６は、図示しない各種設定のためのスイッチや操作ボタン等で構成される。外部入力部１０７は例えばＰＬＣ等の上位装置からの信号処理部１に対して各種の指令を受信するためのものである。出力部１０８は、目的とするオン／オフ出力をＰＬＣ等の上位装置に出力するために使用される。電源部１０９は、制御部１０１並びに外部のハードウェア回路に対し電源を供給するものである。
【００４０】
センサヘッド部２の電気的ハードウェア構成を示すブロック図が図５に示されている。同図に示されるように、センサヘッド部２は、制御部２０１と、計測対象物体５へと向けてスリット光を照射するための投光部２０２と、計測対象物体５により反射されて到来するスリット光を受光する受光部２０３と、表示灯ＬＥＤ２０４と、記憶部２０５と、通信部２０６とを備えている。
【００４１】
制御部２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とＰＬＤ（Programmable Logic Device）とにより構成され、センサヘッド部の各構成要素２０２〜２０６を統括制御するとともに、受光信号を受光部２０３から取り出し、信号処理部１に送り出す処理を担うものである。
【００４２】
投光部２０２は、この例では投光素子としてのレーザダイオードと投光回路とを備え、計測対象領域へ向けてスリット光を照射する。受光部２０３は、スリット光の反射光を受光する２次元撮像素子（フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ撮像素子等）と、制御部２０１からのタイミング制御信号に同期して、２次元撮像素子から得られる受光信号を増幅して制御部２０１に出力する受光信号処理部とを有してなる。表示灯ＬＥＤ２０４は、センサヘッド部２の各種動作状態に対応して点消灯する。
【００４３】
記憶部２０５は、例えば不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）から構成され、この例では、センサヘッド部２を同定するためのＩＤ（識別情報）等が記録される。通信部２０６は、制御部２０１の命令に従って、信号処理部１との通信を担うものである。
【００４４】
本実施形態のセンサヘッド部２は、上述のような回路構成とされ、信号処理部１の指令に応じて適宜の投受光処理を行う。
【００４５】
本実施形態における変位センサの信号処理部１の動作を示すゼネラルフローチャートが図６に示されている。電源投入により処理が開始されると、イニシャル処理等の初期設定処理（ステップ６０１）が行われた後、設定モードが読み込まれる。具体的には、ＦＵＮモード、ＴＥＡＣＨモード、ＲＵＮモードのいずれにスイッチ切替されているのかが判別される（ステップ６０２）。
【００４６】
設定モードが"ＦＵＮモード"である場合、ＦＵＮモードの初期設定処理（ステップ６０３）が行われた後、後述するＦＵＮモード処理が行われる（ステップ６０４）。ステップ６０４に続いて、ＦＵＮモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６０５）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６０４に戻る。
【００４７】
設定モードが"ＴＥＡＣＨモード"である場合、ＴＥＡＣＨモードの初期設定処理（ステップ６０６）が行われた後、所謂ティーチング処理が行われ、各種設定値の自動読み込みが行われる（ステップ６０７）。ステップ６０７に続いて、ＴＥＡＣＨモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６０８）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６０７に戻る。
【００４８】
設定モードが"ＲＵＮモード"である場合、ＲＵＮモードの初期設定処理（ステップ６０９）が行われた後、後述するＲＵＮモード処理が行われる（ステップ６１０）。ステップ６１０に続いて、ＲＵＮモードが継続されているか否かが判別される（ステップ６１１）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ６０２に戻り、切替がない場合にはステップ６１０に戻る。
【００４９】
ＦＵＮモード処理（ステップ６０４）の詳細が図７のフローチャートにより示されている。ＦＵＮ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）モード処理においては、表示部１５に機能別の表示がなされる（ステップ７０１）。同時に、常時キー入力（操作部蓋１４の下の操作部の操作）の有無を検知しており（ステップ７０２）、所定のキー入力が検知されると（ステップ７０３ＹＥＳ）、それが機能切替を指示するものか（ステップ７０４ＹＥＳ）、機能実行を指示するものか（ステップ７０６ＹＥＳ）の確認が行われる。機能切替の指示である場合（ステップ７０４ＹＥＳ）、機能切替が行われる（ステップ７０５）。一方、機能実行の指示である場合（ステップ７０６ＹＥＳ）、機能実行処理が行われる。
【００５０】
ＲＵＮモード処理（ステップ６１０）の詳細が図８のフローチャートにより示されている。ＲＵＮモード処理においては、表示部１５の表示制御処理（ステップ８０１）、センサヘッド部制御処理（ステップ８０２）、外部機器からの通信コマンド実行処理が逐次実行される。そして、キー入力（操作部蓋１４の下の操作部の操作）の有無が確認され（ステップ８０４）、所定のキー入力が検知されると（ステップ８０５ＹＥＳ）、それに応じたキー入力処理が実行される（ステップ８０６）。次いで、通信部１０５を介した外部入力の有無が確認され（ステップ８０７）、所定の外部入力があると（ステップ８０７ＹＥＳ）、それに応じた外部入力処理が実行される。次いで、通信部１０５を介した外部通信の有無が確認され（ステップ８０９）、所定の外部通信があると（ステップ８０９ＹＥＳ）、それに応じた外部通信処理が実行される（ステップ８１０）。
【００５１】
本実施形態の変位センサ装置は、上記ＲＵＮモードのセンサヘッド部制御処理（ステップ８０２）の一例として、自動追従計測モードが設けられている。また、本実施形態の変位センサは、複数の計測対象物体がライン上を搬送され、変位センサのセンサヘッド部２が計測対象物体の搬送方向に垂直な方向からスリット光を計測対象物体に照射し、計測対象物体からの反射光を受光するべく使用されることを想定している。以下に、この自動追従計測モードを詳細に説明する。
【００５２】
自動追従計測モードの処理を示すゼネラルフローチャートが図９に示されている。処理が開始されると、モード設定を読み込み、動作モードが高速領域自動追従計測モードであるのか複数領域自動追従計測モードであるのかを判別する（ステップ９０１）。
【００５３】
動作モードが高速領域自動追従計測モードである場合、後述する高速領域自動追従計測処理が行われる（ステップ９０２）。ステップ９０２に続いて、高速領域自動追従計測モードが継続されているか否かが判別される（ステップ９０３）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ９０１に戻り、切替がない場合にはステップ９０２に戻る。
【００５４】
また、動作モードが複数領域自動追従計測モードである場合、後述する複数領域自動追従計測処理が行われる（ステップ９０４）。ステップ９０４に続いて、複数領域自動追従計測モードが継続されているか否かが判別される（ステップ９０５）。すなわち、他の設定モードに切替が行われた場合にはステップ９０１に戻り、切替がない場合にはステップ９０４に戻る。
【００５５】
高速領域自動追従計測処理を、図１０に示されるフローチャート、並びに、図１２及び図１４に示される説明図を参照して説明する。図１０に示される処理が開始されると、追従するための計測領域（通常計測領域）を設定する処理が実行される（ステップ１００１）。
【００５６】
ここで、図１２に示されるＺは、受光部２０３に設けられた２次元撮像素子の長方形視野（受光面）を表している。図中左側がセンサヘッド部２に近い方向、逆に右側がセンサヘッド部２に遠い方向とされている。また、長方形視野Ｚの長手方向に沿って水平ラインＸ（変位測定方向：データ数Ｘｎ）を設定する一方、これと直交する方向に垂直ラインＹ（照射光像の延在方向：データ数Ｙｎ）を割り当ててある。座標位置（Ｘ１，Ｙ１）および座標位置（Ｘ２，Ｙ２）を対向した端点とする一点鎖線で囲まれた長方形の計測領域が通常計測領域としてステップ１００１で設定される。尚、通常計測領域は予めセンサヘッド部２の記憶部２０５に記憶されている。
【００５７】
ステップ１００１に続いて、受光位置データを取得するための処理が実行される（ステップ１００２）。ここでは、ステップ１００１で設定された通常計測領域について、水平ラインＸのデータ間を間引き計測し、所定の濃度値分布（輝度分布）が取得される。このとき例えば、通常計測領域の水平ラインの中心の１ラインのデータを変位測定方向に間引きながら計測する。
【００５８】
続いて受光データ領域が存在するか否かが判別される（ステップ１００３）。受光データ領域がある場合（通常計測領域に照射光像がある場合）には、追従型計測領域を設定して目的とする変位の計測を行う追従領域計測処理（ステップ１００４）が実行される。受光データ領域が存在する場合の例として、ステップ１００１で設定された通常計測領域について、間引き間隔αで水平ラインＸの１ラインを変位測定方向に間引き計測したときの濃度値分布（輝度分布）が図１４に示されている。この濃度値分布により、照射光像の受光信号が分布している領域が求められるので、この受光信号分布領域を含むように水平ライン方向の分布領域としてＸ３〜Ｘ４が設定される。そして、追従型計測領域として、図１２に示すように、座標位置（Ｘ３，Ｙ３）および座標位置（Ｘ４，Ｙ４）を対向した端点とする破線で囲まれた長方形の計測領域が設定される。そして、この追従型計測領域の全ラインにわたって詳細に計測処理が実行され、目的とする計測結果（例えば変位、感度、ピーク値など）が出力される（ステップ１００５）。ステップ１００５に続いて、再びステップ１００２に戻る。
【００５９】
一方、ステップ１００３において、受光データ領域が無い場合（通常計測領域に照射光像がない場合）には、受光位置確認処理を実行する（ステップ１００６）。このとき、２次元撮像素子の視野内であり、且つステップ１００１で設定された通常計測領域以外の計測領域が設定される。そして、受光位置データを取得するための処理が実行され、再び受光データ領域があるか否かが判別される（ステップ１００７）。ここで受光データ領域がある場合には、上記ステップ１００４に戻り、受光データ領域が無い場合には、計測エラー出力が実行され（ステップ１００８）、ステップ１００２に戻る。
【００６０】
このように図３に示されるセンサヘッド部と図１に示される信号処理部とが協働することによって、この実施形態の変位センサによれば、２次元撮像素子の視野内に通常計測領域と、通常計測領域より狭小な追従型計測領域とが設定される。そして、２次元撮像素子で撮影された画像に基づいて、追従型計測領域を計測することにより、目的とする変位の計測が行われる。
【００６１】
尚、撮像素子として１次元撮像素子を用いる場合には、垂直ラインが存在せず、水平ラインが最初から１本しかないため、垂直ライン方向Ｙの座標位置についてはすべてＹ１として置き換えればよい。通常計測領域としては座標位置(Ｘ１，Ｙ１)および座標位置（Ｘ２，Ｙ１）を端点とすることとなり、通常計測領域は線状となる。追従型計測領域についても同様に、座標位置（Ｘ３，Ｙ１）および座標位置（Ｘ４，Ｙ１）を端点とする線状となる。
【００６２】
上記実施形態では、追従型計測領域は１個しか設定されていないが、２個以上の個数を設定してもよい。また、その方向も水平ライン方向Ｘ及び／又は垂直ライン方向Ｙのいずれでもよい。そのような例として、追従型計測領域を２個設定して、透明体の厚さ計測を行う場合を想定する。例えば表面はガラスが剥き出しであっても裏面に金属被膜が存在するガラス板などがしばしば存在する。このようなガラス板としては、テレビのブラウン管に使用されたガラス板、液晶表示パネルのガラス板などが相当する。このようなガラス板を変位センサのセンサヘッド部２で計測するために、本実施形態の変位センサは、自動追従計測モードの１つとして複数領域自動追従計測モードの処理を実行することができる。
【００６３】
以下に、複数領域自動追従計測処理を図１１に示されるフローチャート、並びに、図１３に示される説明図を参照して説明する。図１１に示される処理が開始されると、追従計測領域を設定する処理が実行され（ステップ１１０１）、通常計測領域が設定される。
【００６４】
ステップ１１０１に続いて、受光位置データを取得するための処理が実行される（ステップ１１０２）。ステップ１１０１で設定された計測領域について、例えば水平ラインＸの１ラインを変位測定方向に間引きながら計測し、所定の濃度値分布（輝度分布）が取得される。
【００６５】
続いて受光データ領域があるか否かが判別される（ステップ１１０３）。受光データ領域がある場合には、続いて受光データ領域が複数あるか否かが判別される（ステップ１１０４）。受光データ領域が複数ある場合には、各領域（照射光像のある領域）の間で高速計測処理が実行される（ステップ１１０５）。すなわち、変位測定方向に所定間隔に配置したデータにわたる間引き計測が実行される。このときの様子を示すために、受光データ領域が複数存在する場合の例が図１３に示されている。図１３に示されるように、長方形視野Ｚには、受光データ領域として、ガラス板の表裏面に対応して裏面照射光像「１」と表面照射光像「２」とが存在している。裏面照射光像「１」の中心線と表面照射光像「２」の中心線の間の間隔が、ガラス板の厚みとして計測され、計測結果が出力される（ステップ１１０６）。
【００６６】
ステップ１１０６に続いて、裏面照射光像「１」と表面照射光像「２」のそれぞれに対して追従型計測領域が設定され、この追従型計測領域の全ラインにわたって詳細に計測処理が実行され（ステップ１１０７）、計測結果（例えば変位、感度、ピーク値など）が出力される（ステップ１１０８）。そして、ステップ１１０８に続いて、再びステップ１１０２に戻る。
【００６７】
尚、ステップ１１０４において、受光データ領域が複数ではない場合、１つの受光データ領域に対して設けられる追従型計測領域を計測する追従領域計測処理（ステップ１１０９）が実行されて、計測結果が出力（ステップ１１１０）される。
【００６８】
また、ステップ１１０３において、受光データ領域が無い場合には、ステップ１１０１で設定された通常計測領域以外の計測領域が設定され、受光位置データを取得する受光位置確認処理が実行され（ステップ１１１１）、受光データ領域があるか否かが判別される（ステップ１１１２）。受光データ領域がある場合には、上記ステップ１１０４に戻り、受光データ領域が無い場合には、計測エラー出力が実行され（ステップ１１１３）、ステップ１１０２に戻る。
【００６９】
上記実施形態によれば、厚み計測対象であるガラス板がセンサヘッド部２に近い側／遠い側に移動した場合にも、それらの変位方向に計測領域を追従させて、計測不能に陥ることを未然に防止できる。
【００７０】
また、１次元撮像素子を用いる場合についても先の記載と同様の置き換えにより実現が可能であることはいうまでもない。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態の変位センサ装置によれば、通常計測領域において受光信号の分布から照射光像の位置を検出し、この検出結果に基づいて、照射光像を含み、通常計測領域よりも狭小な追従型計測領域を設定し、この追従型計測領域に限定して目的とする変位の計測が実行される。このため、例えばライン上の計測対象物体の配置にばらつきが生じていたとしても、その位置変化に応じた全計測領域のデータを取り込むのではなく、計測に必要な領域を部分的に取り込む。従って、計測領域が小さい分だけ従来よりもデータの読み出しや処理にかかる所要時間が短縮され、センサの応答速度は高速化されることとなる。
【００７２】
上記実施形態では変位センサを説明したが、本発明はこれに限定されず、測長センサや角度センサとして構成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】信号処理部の外観斜視図である。
【図２】信号処理部の連装状態の外観斜視図である。
【図３】センサヘッド部の外観斜視図である。
【図４】信号処理部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】センサヘッド部の電気的ハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】信号処理部の動作を示すゼネラルフローチャートである。
【図７】ＦＵＮモード処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】ＲＵＮモード処理の詳細を示すフローチャートである。
【図９】自動追従計測モードの処理を示すゼネラルフローチャートである。
【図１０】高速領域自動追従計測処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】複数領域自動追従計測処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】高速領域自動追従計測モードの説明図である。
【図１３】複数領域自動追従計測モードの説明図である。
【図１４】間引きデータ濃度値分布（水平ラインデータ）である。
【図１５】従来技術の問題点を説明するための図（その１）である。
【図１６】従来技術の問題点を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
【００７４】
１  信号処理部
２  センサヘッド部
３  中継コネクタ
４  ＤＩＮレール
５  計測対象物体
１０  外殻ケース
１１  外部接続コード
１２  ＵＳＢコネクタ
１３  ＲＳ-２３２Ｃコネクタ
１４  操作部蓋
１５  表示部
１６  信号処理部間コネクタ蓋
１７  センサヘッド部接続用コネクタ
２０  センサヘッド本体部
２１  ケーブル
２７  信号処理部接続用コネクタ
Ｌ１  スリット光
Ｌ２  スリット光の反射光
ＬＭ  スリット光の照射光像
１０１  制御部
１０２  記憶部
１０２ａ  ＥＥＰＲＯＭ
１０２ｂ  画像メモリ
１０３  表示部
１０３ａ  液晶表示部
１０３ｂ  表示灯ＬＥＤ
１０４  通信部
１０５  外部通信部
１０５ａ  ＵＳＢ通信部
１０５ｂ  シリアル通信部
１０５ｃ  信号処理部間通信部
１０６  キー入力部
１０７  外部入力部
１０８  出力部
１０９  電源部
１１０  パソコン
２０１  制御部
２０２  投光部
２０３  受光部
２０４  表示灯ＬＥＤ
２０５  記憶部
２０６  通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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